trình bày nguyên lý làm việc của máy phân ly

Nghành chế biến đang ngày càng phát triển mạnh, tạo ra nhiều mặt hàng xuất khẩu ở thị trường thế giới.Qúa trình tạo ra sản phẩm từ khâu bắt đầu nhập liệu cho tới lúc kết thúc ra sản phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

-

-Chuyên đề học phần

CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN

NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Tên chuyên đề:

Trình bày nguyên lý làm việc của máy phân ly ly tâm? Phân biệt quá trình phân ly lắng với quá trình phân ly lọc? Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình nói trên? Từ đó đề xuất phạm vi ứng dụng

trong công nghệ chế biến thực phẩm?

Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện:

TS Đinh Vương Hùng Nguyễn Thị Thúy

Lớp: Công thôn 39A

Huế, 01/2008

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay sự đa dạng và hiện đại về trang thiết bị máy móc nên nghành công nghệ bảo quản thực phẩm ngày càng phát triển với sự đa dạng về chủng

loại các mặt hàng sản xuất được Nghành chế biến đang ngày càng phát triển mạnh, tạo ra nhiều mặt hàng xuất khẩu ở thị trường thế giới.Qúa trình tạo ra sản phẩm từ khâu bắt đầu nhập liệu cho tới lúc kết thúc ra sản phẩm đều ứng dụng công nghệ thiết bị máy móc.Sản phẩm năng suất, chất lượng ngày càng cao.Từ khâu vận chuyển dùng băng tải vít tải,rồi khâu rửa dùng các loại máy rửa khác nhau.Tùy từng loại sản phẩm mà thiết bị chuyên dùng khác nhau.Và maý phân ly ty tâm là một trong những bộ phận được dùng trong lọc tách sữa, các hóa chất dùng trong môi trường hay các quá trình tinh chế đường…Máy

ly tâm gồm máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.Máy ly tâm lọc như máy ly tâm ba chân,máy ly tâm kiểu treo,máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng dao… Máy ly tâm lọc như máy ly tâm nằm ngang tháo bã bằng vít xoắn, máy phân

ly siêu tốc loại dĩa, máy phân ly siêu tốc loại ngăn…

Các loại máy dựa trên quá trình phân ly ly tâm được ứng dụng nhiều như máy giặt, máy lọc máu…Và để hiểu thêm và các loại máy trong quá trình phân ly ly tâm thì chúng ta hãy tìm hiểu nguyên lý hoạt động của nó, các quá trình lọc ly tâm, lắng ly tâm, các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình đó cũng như phạm vi ứng dụng của ly tâm trong công nghệ thực phẩm

2.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÂN LY LY TÂM

Khi dung dịch huyền phù có nồng độ pha rắn lớn người ta không dùng phương pháp lắng hay lọc thông thường mà phân riêng do lực ly tâm.Lực này sinh do quá trình làm quay dung dịch dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn- lỏng hoặc lỏng- lỏng thành các cấu tử riêng biệt gọi là quá trình ly tâm.Máy để thực hiện quá trình gọi là máy ly tâm

Máy ly tâm có các bộ phận là thùng trụ nằm ngang hay thẳng đứng quay qanh trục chính.Trong quá trình ly tâm lắng và lọc nguyên liệu chuyển động quay cùng roto của máy.Lực ly tâm sẽ làm cho các cấu tử có khối luợng riêng khác nhau phân riêng theo hướng của gia tốc trường lực.Thành phần có khối lượng riêng lớn sẽ tập trung ở vùng xa tâm nhất,còn thành phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở phần roto Huyền phù theo ống nạp liệu (lắp cố định) đi vào phễu nạp liệu, sau đó chảy qua khe giữa phễu nạp liệu và đĩa gạt rồi đi xuống thùng quay Nhờ lực ly tâm, nước lọc bị văng ra rồi chảy vào thùng chứa nước lọc, còn bã nằm lại trên bề mặt lưới lọc ở thùng quay

Cứ mỗi lần đĩa gạt chạy qua lại thì bã được dồn đẩy thêm một đoạn, được tiếp tục vắt nước và tới mép thùng quay rồi rơi xuống thùng chứa bã Khi máy hoạt động, phễu nạp cũng quay, mục đích là tạo gia tốc để huyền phù có cùng tốc độ như tốc độ quay của thùng quay; nhằm tránh, không để lượng huyền phù mới tới bắn tóc vào lớp bánh lọc đang được hình thành trên lưới lọc

Qúa trình làn việc của máy ly tâm dựa vào trường lực ly tâm,bản chất vật liệu nạp vào Với các hệ phân tán thô thường được phân chia dưới tác động của trọng lực Tuy nhiên khi tỷ trọng của các cấu tử có độ chệnh lệch nhỏ và độ nhớt của chất lỏng không đồng nhất cao thì sự lắng xảy ra rất chậm

Do ứng suất của trường lực ly tâm quán tính lớn hơn nhiều lần ứng suất của trường trọng lực, cho nên việc phân chia dưới tác động của trường ly tâm xảy

ra rất nhanh và hoàn toàn

2.2 QUÁ TRÌNH PHÂN LY LẮNG

Hình 1:Nguyên lý làm việc của máy ly tâm

Lắng ly tâm là quá trình phân riêng huyền phù có nồng độ pha rắn lớn, khi nồng độ nhỏ thì gọi là quá trình làm trong

Quá trình phân ly lắng thì rôto của máy ly tâm lắng có dạng hình trụ, kín, thành của rôto không có đục lỗ Khi rôto quay dưới tác dụng của lực ly tâm, huyền phù hay nhũ tương được phân thành các lớp riêng biệt tùy theo khối lượng riêng của nó Lớp khối lượng riêng lớn ở sát thành rôto, lớp có khối lượng riêng nhỏ ở phía trong Ly tâm lắng gồm hai quá trình: quá trình lắng pha rắn tiến hành theo những quy luật của thủy động lực học; quá trình nén bã tiến hành theo những qui luật cơ học

Quá trình lắng trong máy ly tâm khác quá trình lắng trong trường trọng lực Lắng trong trường trọng lực, vận tốc lắng coi như bằng nhau ở các vị trí khác nhau vì gia tốc trọng trường không phụ thuộc vào tọa độ rơi - hạt lắng theo phương song song với nhau Trong trường lực ly tâm vận tốc lắng và gia tốc ly tâm thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gốc ω và bán kính quay r (a= ω2r), hạt lắng theo phương đường kính rôto

Hình 2:Qúa trình lắng ly tâm:lắng trong huyền phù và phân riêng nhũ tương

Khi phân chia các huyền phù trong các máy ly tâm lắng, các tiểu phần

rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng cấu tử chất lỏng được lắng xuống (dưới tác động của lực ly tâm trong đoạn ống rôto) tạo thành lớp vòng khuyên Cấu tử lỏng cũng tạo thành lớp vòng khuyên nhưng nằm gần trục quay hơn, chất lỏng trong được dẫn ra ngoài qua mép tràn hay nhờ ống hút; cặn được tháo ra theo hành trình xả hay sau khi thiết bị ngừng

Việc phân chia nhũ tương xảy ra tương tự: ở tường rôto tạo ra lớp chất lỏng nặng, còn gần trục quay - lớp chất lỏng nhẹ Qúa trình lắng ly tâm phân riêng nhũ tương thì có các pha đi ra đó là pha nhẹ, pha nặng, pha nhẹ

Một số hình ảnh máy ly tâm lắng:

Hình 4:Máy ly tâm liên tục tháo bã bằng vít xoắn

Hình 3: Máy phân ly lắng làm trong huyền phù

Hình 5: Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa

Hình 6:Máy ly tâm siêu tốc loại ống

2.3 QUÁ TRÌNH LỌC LY TÂM

Phân riêng huyền phù nhờ lực thể tích của pha liên tục và một phần của pha phân tán, thùng dùng cho trường hợp này có đục các lỗ nhỏ, bên trong căng vải lọc gọi là lọc ly tâm

Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn tương đối lớn Trên thành rôto của máy ly tâm học khoan nhiều lỗ hoặc làm bằng lưới Ðường kính lỗ trên thành rôto thường trong giới hạn 3-8 mm Bên trong thành rôto có lưới có kích thước nhỏ để lọc được hạt các huyền phù Nếu đường kính các hạt rắn 1-2 mm, thì vách ngăn làm bằng thép tấm mỏng

và được khoan các lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1- 1,5 mm Nếu các hạt rắn nhỏ hơn nữa thì phải dùng lưới kim loại có lỗ hình vuông với kích thước lỗ

lưới 0,1-0,5 mm Nếu kích thước hạt rắn nhỏ hơn dùng lớp vải bằng sợi bông, sợi gai hoặc len v.v

Hình 7:Qúa trình lọc ly tâm bằng lưới lọc

Khi tách huyền phù trong các máy ly tâm lọc ở trong rôto, dưới tác động của lực ly tâm chất lỏng được lọc qua vải lọc hay lưới kim loại, đồng thời các tiểu phần pha rắn bị lắng xuống; chất lỏng qua sàng và sau đó qua lỗ trong rôto, xối mạnh vào tường của máy ly tâm, còn cặn được tháo ra trong thời gian rôto quay hoặc là sau khi máy ngừng

Một số hình ảnh của các loại máy lọc ly tâm:

Hình 8:Máy ly tâm làm việc tháo bã bằng dao

Hình 9:Máy ly tâm tháo bã bằng dao có cửa tháo ở đáy

Hình 10:Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm lọc làm việc liên tục có piston đẩy

pha rắn

Hình 11: Máy ly tâm liên tục rôto hình nón tự tháo bã

2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHÂN LY LẮNG VÀ PHÂN LY LỌC

Qúa trình phân ly của máy ly tâm nói chung phụ thuộc vào các yếu tố sau:

-Bản chất của dung dịch ly tâm:gồm thành phần các chất và tỷ trọng chung của chúng.Quá trình phân ly sữa khác quá trình phân ly đường

-Tốc độ quay ω:Tốc độ quay lớn đến một giá trị nhất định thì quá trình ly tâm nhanh hơn.Nhưng tùy vào yêu cầu năng suất và chất lượng mà ta xét tới ảnh hưởng của tốc độ quay chọn nhanh hay chậm

-Cấu tạo và kết cấu cuả bộ phận ly tâm:

+Số nón:tùy vào số nón nhiều hay ít mà quá trình di chuyển của dung dịch được phân ly nhanh hay chậm

+Số lỗ ở xung quanh nón

+Góc nghiêng của nón:ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển của chất lỏng khi đi ra ngoài

+Khoảng cách giữa hai nón

+Kích thước của nón

-Phương đặt trục:tùy theo phương đặt trục là phương ngang hay phương đứng

mà quá trình ly tâm sẽ khác nhau

-Độ cao của thùng phân ly: sẽ ảnh hưởng đến quá trình phân ly vì nó liên quan tới dung tích chứa và các quá trình khác

-Lượng dung dịch cung cấp ban đầu:ít hoặc nhiều thì quá trình phân ly sẽ nhanh hay chậm

-Góc nghiêng nón phải phù hợp với tốc độ quay ω

-Kích thước của các ống cho các pha hoặc nước trong ra ngoài

2.5 PHẠM VI ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Qúa trình ly tâm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm để làm sạch chất lỏng bẩn khác nhau và phân riêng tạp chất khác nhau.Trong nhà máy, mía đường thường dùng máy ly tâm để phân biệt đường kính và rỉ đường

Các máy ly tâm được ứng dụng rộng rãi để tách các tiểu phần ổn định trong dung dịch các chất hoạt hoá sinh học, các dung dịch rượu khỏi chế phẩm hoạt hoá làm lắng etanol, axetol và các dung môi hữu cơ khác, tách sinh khối khỏi dung dịch canh trường,để tách phức hoạt hoá sinh học (khi kết tủa bằng muối) từ các dung dịch, cũng như để phân chia các hỗn hợp chất lỏng hay các huyền phù

Các quá trình trong chế biến sữa tươi như tách mỡ sữa ra khỏi sữa để tạo nên bơ sữa đồng thời tránh quá trình sữa bị đông lai, tách các chất xơ trong sữa

3 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Các thiết bị chế biến nông sản thực phẩm thật đa dạng phong phú.Việc tìm hiểu về các quá trình phân ly ly tâm giúp phần nào biết được nguyên lý hoạt động của nó và các ứng dụng thực tiễn của quá trình phân ly ly tâm

Từ các yếu tố ảnh hưởng tới các quá trình phân ly lọc và phân ly lắng thì ta biết được để nâng cao năng suất ,chất lượng ta nên xử lý các bộ phận nào là hợp lý

Tùy theo việc muốn đạt chất lượng cao hay năng suất cao mà sử dụng các loại máy khác nhau và công suất khác nhau

Ngày nay việc áp dụng các quá trình ly tâm trong tách huyền phù đang dược sử dụng rộng rãi ỏ các nhà máy, các trung tâm nghiên cứu…

Quá trình làm chuyên đề còn nhiều thiếu sót nên rất mong có sự bổ sung góp ý thêm của thầy cùng các bạn

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

-Bài giảng:Các thiết bị cơ bản trong bảo quản,chế biến nông sản thực phẩm -Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học.Hiệu đính:Trần Quang Thảo.NXB đại học và trung học chuyên nghiệp.